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Data documento: ultimo aggiornamento 3 gennaio 2020
Making computers and smartphones more energy efficient with novel tiny structures
Computer e smartphone resi più efficienti dal punto di vista energetico grazie a minuscole strutture innovative
EU-funded researchers are developing nanocomposite materials and nanoelectronic circuits to improve energy, thermal and computing performance.
Alcuni ricercatori, finanziati dall’UE, stanno sviluppando materiali nanocompositi e circuiti nanoelettronici per migliorare le prestazioni energetiche, termiche e di calcolo.
DIGITAL ECONOMY
ECONOMIA DIGITALE
Scientific advances
Progressi scientifici
With enhanced properties such as greater strength, lighter weight, increased electrical conductivity and chemical reactivity, nanomaterials (NMs) are widely used in areas like ICT, energy and medicine.
Grazie a proprietà potenziate, tra cui una maggiore forza, un peso minore, conduttività elettrica e reattività chimica aumentate, i nanomateriali sono ampiamente utilizzati in aree quali tecnologie dell’informazione e della comunicazione (TIC), energia e medicina.
For example, nanotubes, nanorods and nanowires with different size, structure and chemical composition have been successfully synthesised for various applications in mechanical, electromechanical, electric and optoelectronic devices.
Ad esempio, sono stati sintetizzati con successo nanotubi, nanovergelle e nanofili di differente grandezza, struttura e composizione chimica per diverse applicazioni in dispositivi meccanici, elettromeccanici, elettrici e optoelettronici.
Defined as materials with at least one external dimension sized between 1 nm and 100 nm, or with internal structures measuring 100 nm or less, NMs play a crucial role in the next generation of mobile phones, computer chips, batteries, autonomous devices and robotics.
Definiti come materiali con almeno una dimensione esterna che misura tra 1 nm e 100 nm, o contenenti strutture interne che misurano 100 nm o meno, i nanomateriali svolgono un ruolo essenziale in telefoni cellulari, microprocessori per computer, batterie, dispositivi autonomi e robotica di ultima generazione.
Therefore, it’s important to know which set of structural and electrical properties for such materials gives the best performance for a particular application.
Inoltre, è importante sapere quale insieme di proprietà strutturali ed elettriche per tali materiali offre le prestazioni migliori per una specifica applicazione.
Scientists and engineers are increasingly focusing on developing NMs that are highly energy efficient.
Scienziati e ingegneri si stanno concentrando sempre più sullo sviluppo di nanomateriali ad alta efficienza energetica.
But, the tinier NMs become, the harder it gets for them to manage the heat generated during the processing of information.
Tuttavia, più i nanomateriali diventano minuscoli, maggiore è la loro difficoltà nel gestire il calore generato durante l’elaborazione di informazioni.
>>> The EU-funded ENGIMA project has been addressing these issues.
Il progetto ENGIMA, finanziato dall’UE, ha affrontato queste sfide;
It was set up to explore “the structure-property relationships in the elaborated nanostructured multifunctional materials,” as noted on the project website.
poiché è stato istituito per definire «i rapporti tra struttura e proprietà nei materiali multifunzionali nanostrutturati sviluppati», come evidenziato nel sito web del progetto.
“It [ENGIMA] focuses on how to redistribute electricity efficiently at miniscule scales, harnessing nanotechnology breakthroughs that are opening up new possibilities and applications thought impossible until just a few years ago,” according to an article on the European Commission website.
«ENGIMA concentra l’attenzione su come ridistribuire l’elettricità in modo efficiente su piccolissima scala, sfruttando scoperte di nanotecnologia che aprono a nuove opportunità e applicazioni che solo fino ad alcuni anni fa erano impossibili da concepire», secondo un articolo sul sito web della Commissione europea.
As stated in the article, researchers involved with the project “developed a permanent static ‘negative capacitor,’ a device thought impossible until about a decade ago.
Come affermato nell’articolo, i ricercatori coinvolti nel progetto «hanno sviluppato un “condensatore negativo” statico permanente, un dispositivo inconcepibile solo circa un decennio fa.
Previously proposed designs for negative capacitors worked on a temporary, transient basis but the ENGIMA-developed negative capacitor is the first to operate as a steady-state reversible device.
I progetti per condensatori negativi proposti in precedenza lavoravano su basi temporanee e transienti, ma il condensatore negativo sviluppato da ENGIMA è il primo a operare come un dispositivo reversibile in uno stato stazionario».
Capacitance refers to a measure of the amount of electric potential energy stored or separated for a given electric potential.
La reattanza capacitiva si riferisce a una grandezza del totale dell’energia del potenziale elettrico archiviata o separata per un dato potenziale elettrico.
The same article adds:
Lo stesso articolo aggiunge:
“The proposed approach harnesses properties of ferroelectric materials, which possess spontaneous polarisation that can be reversed by an external electric field.
«L’approccio proposto sfrutta le proprietà dei materiali ferroelettrici, i quali possiedono una polarizzazione spontanea che può essere invertita da un campo elettrico esterno.
Increasing the charge on the positive capacitor increases the voltage.
Aumentando la carica sul condensatore positivo aumenta la tensione elettrica.
The reverse occurs with the negative capacitor
Con il condensatore negativo succede il contrario:
its voltage drops as the charge increases.”
la tensione elettrica diminuisce a mano a mano che la carica aumenta».
The combination of the two capacitors “enables electricity to be distributed to regions of the circuit requiring higher voltage while the entire circuit operates at a lower voltage.”
La combinazione dei due condensatori «permette all’elettricità di essere distribuita in zone del circuito che richiedono una tensione elettrica più elevata, mentre l’intero circuito funziona con una tensione elettrica inferiore».
This is a crucial development because it helps tackle overheating problems affecting the performance of conventional computing circuits.
Si tratta di uno sviluppo fondamentale perché aiuta a contrastare i problemi di surriscaldamento che interessano le prestazioni dei circuiti di calcolo tradizionali.
“Building on this research, we are developing a practical platform for implementing ultra-low-power devices for information processing,” says ENGIMA lead researcher Igor Lukyanchuk.
«Sulla scia di questa ricerca, stiamo sviluppando una piattaforma pratica per far funzionare dispositivi a consumi ultra ridotti per l’elaborazione di informazioni», dichiara Igor Lukyanchuk, ricercatore capo di ENGIMA.
Increasing the performance of processors means smartphones and various other electronic systems will become more energy efficient.
Migliorare le prestazioni dei processori significa che gli smartphone e diversi altri sistemi elettronici diventeranno più efficienti da un punto di vista energetico.
Scheduled to end in late 2021, the ENGIMA (Engineering of Nanostructures with Giant Magneto-Piezoelectric and Multicaloric Functionalities) project will also help scientists design new nanostructures for future photovoltaic materials.
Il progetto ENGIMA (Engineering of Nanostructures with Giant Magneto-Piezoelectric and Multicaloric Functionalities), la cui conclusione è prevista per la fine del 2021, aiuterà inoltre gli scienziati a progettare nuove nanostrutture per futuri materiali fotovoltaici.
“The results emerging from ENGIMA promise to open significant new opportunities and possibilities for high-tech industries, particularly in addressing current energy consumption and harvesting issues, with applications across many fields,” the European Commission article says.
«I risultati emergenti da ENGIMA promettono di offrire nuove importanti opportunità e possibilità per industrie ad alta tecnologia, in particolar modo affrontando le questioni attuali di consumo e raccolta di energia, con applicazioni in molti campi differenti», afferma l’articolo della Commissione europea.
For more information, please see:
Per maggiori informazioni, consultare:
ENGIMA project website
sito web del progetto ENGIMA
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Paesi
France
N.B. I testi tratti dai siti dell’Unione Europea sono spesso densi di link interni molto interessanti. Chi li volesse esplorare può utilizzare i nostri due link a inizio pagina che rinviano rispettivamente alla versione ufficiale inglese e italiana di questo testo su uno dei siti dell’Unione Europea.